毕业设计（论文）-周边传动刮泥机动力系统设计【完整图纸】.doc

摘要排泥机械是在自来水厂和污水处理厂中配合沉淀池使用的，它是重要的排泥专用设备。排泥机械的形式随工艺的条件与池形的结构而有所不同，目前常用的排泥机械可分为平流式(矩形)沉淀池排泥机和辐流式(圆形)排泥机两大类。刮泥机主要有周边传动式、中心传动式、矩形平流池桁车式、链传动式等。它是排泥机械中的一种常见设备，它是沉淀池不可缺少的设备。一般采用铝合金，不锈钢或防腐处理型钢制作，具有电动提肥，过载保护、撇渣、刮泥、虹吸排泥过程监控，电气联锁等特点，动力消耗低、防腐性能强、吸泥量可调、传动平稳、运行可靠。本设计研究的刮泥机为周边传动式。并将可编程序控制器(PLC)应用于控制系统中，极大的简化操作过程，提高运行稳定性。具有结构简单，运转连续，管理方便等一系列优点。关键词：可编程控制器；全自动运行；环保；刮泥机全套图纸，加153893706AbstractArranges the putty machinery is in the Waterworks and the Sewage treatment plant，the coordinate sedimentation pond use，it is the important special purpose equipment. Arranges the putty machinerys form differs from along with the craft condition and the pond structure，at present the commonly used platoon putty machinery may divide into the advection type (rectangle) a sedimentation pond row of putty machine and the spoke class type (circular) the row of putty machine two broad headings. The mud scraper mainly has peripheral transmission type，central transmission type，the rectangular advection pond clothes rack car type，the chain drive type and so on. It is in the row of putty machinerys one kind of common equipment; it is the sedimentation pond essential equipment. Generally uses the aluminum alloy， the stainless steel or the antiseptic treatment section manufacture，has raises electrically operated fat， the over-load protection, casts aside the dregs，to blow the putty，the rainbow to attract the row of putty process monitoring，characteristics and so on electrical interconnection， the power consumption is low，the antiseptic property strong，attracts the putty quantity adjustable，the transmission to be steady，the movement is reliable.This design research mud scraper for peripheral transmission type. And applies programmable controller (PLC) in the control system，the enormous simplification operating process，enhances the movement stability.Has the structure to be simple，the revolution is continual，manages the convenience and so on a series of merits.Keywords：PLC Completely automatic movement environmental protection Mud scraperII目 录1 绪论11.1 我国的环保形势11.2 常用的的污水处理工艺简介21.2.1活性污泥工艺21.2.2氧化沟工艺21.2.3 A-O法及A-B法21.2.4 SBR法21.3 刮泥机简介及其在污水处理中的地位31.4 我国现存刮泥机的种类，各自的应用场合和优缺点31.5 本课题研发的刮泥机简介51.6 研究意义62 刮泥机总体设计72.1 本课题刮泥机的设计参数72.2 周边传动的总体构成72.2.1 全跨式72.2.2 半跨式72.2.3 中心旋转支座92.2.4 撇渣机构及刮板布置102.3 动力系统总体设计112.3.1 工作原理112.3.2 传动机构各部分的组成122.4 初沉池的设计122.4.1 高密度澄清池概况122.4.3高密度澄清池的三种类型132.4.4高密度澄清池的简介132.4.5初沉池设计参数133 动力系统设计与计算153.1 传动装置设计的要求153.2 电动机的选择153.2.1 选择合适的电动机163.2.2 电机驱动功率的计算与选择163.3 联轴器的设计183.3.1联轴器的分类183.3.2联轴器选择应考虑的问题193.3.3联轴器的选择193.4泵的选择203.4.1进水泵的选择203.4.2出水泵的选择213.5链轮的设计223.5.1链轮对齿形要求223.5.2链轮的主要设计参数223.5.3链轮的结构型式223.5.4链轮的材料要求223.6传动轴的设计与计算233.6.1 轴的概述233.6.2 轴的材料233.6.3 轴的强度计算233.6.4 轴的刚度计算243.6.5刮泥机传动轴的计算244 PLC控制系统的设计264.1 PLC控制系统的设计的主要内容264.2 PLC编写控制系统程序设计的步骤264.3 PLC的选择274.3.1 PLC容量的估算方法274.3.2 PLC存储容量的估算方法274.3.3 数字I/O点数与模块的确定274.3.4 输入模块的确定284.3.5 输出模块的确定284.3.6 PLC选型确定285电气控制系统的设计295.1电气控制系统的意义295.2绘制电气控制图的要求295.3刮泥机动力系统泥机总体方案295.4 主电路系统的设计305.4.1 控制系统的要求305.4.2 主电路的设计315.5 PLC外部接线设计315.6 交流控制线路设计335.7 主要参数设计34结论35致谢36参考文献37附录38英文原文38中文翻译44501 绪论1.1 我国的环保形势作为发展中的社会主义国家，我国人民在现代化建设的过程中，面临比世界其他国家更为严峻人口、资源和环境形势。沉重的人口负担，人均资源不足，环境状况恶化，严重影响着党和政府发展经济的宏观决策，也影响着人民群众生活水平的提高，成为制约我国社会主义建设的首要问题。改革开放三十多年来中国社会公众和各级领导干部的环保意识得到大幅提高，中国的社会环境、自然资源在很大程度上得到改善。但是，目前中国已经进入工业化中期和城市化迅速发展的时期，从发达国家的经历来看，这是消耗资源最多，对环境破坏最大的时期。为了社会的可持续发展，中国政府提出了全面、协调、可持续发展的科学发展观。改革开放，特别十一届四中全会以来，我国的环境保护工作有了长足的发展。1.明确了环境保护为基本国策之一的地位，制定了中国自己的可持续发展战略。1992年联合国环境与发展大会之后，我国率先提出了环境与发展十大对策，指定中国21世纪议程，中国环境保护行动等文件，实施可持续发展战略已成为国民经济和社会发展的基本指导方针。2.建立了更为 的环境管理体制和法律机制经过十多年的努力，在全国范围内初步建立起了环境保护部门监督管理，各有关部门分工负责的环境管理体系以及响应的环境监测、监理、统计、科研、宣传、教育体系。 到1997年，我国相继颁布了环境保护法等6部专门的环境法律，资源保护法律9部，环境行政法规28件，环抱部门发布环境规章70余件，环境标准390项。环保已经从主要依靠行政手段向着利用法律手段转移。3.城市环境整治和工业污染防治取得了明显成效，环境保护已经从末端治理转变到源头控制。4.环境外交和国际合作日益活跃我国积极开展环境外交，参与各项重大的国际环境事务，在国际环境与发展领域中发挥月来越大的作用；签署并批准了保护臭氧层维也纳公约，联合国气候变化框架会议，生物多样化公约等多项国际环境公约。每年，政府还投入了大量资金用于环境治理。其中与人民生活休戚相关的环保设备得到了极大的关注.在国内环保需求的拉动下，我国环保设备行业有了明显的进步。“十五”期间，全行业工业总产值同比增幅在15%以上，有的重点企业高达37%。其中，2006年水污染防治设备的产量与2005年相比增长6倍；固体废弃物处理设备的产量增加了31.18%；环境监测仪器的产量2006年也有了明显回升。但是，由于国产环保设备及仪器仪表档次不高，我国各行业的节能减排受到一定程度的制约。比如，国内开发的污染在线监测仪器仪表尚未完全过关，进口监测仪器仪表又价格太贵。因此，除关键必要部位外，很多大型化工企业只好采用人工取样、分析，一定程度上影响了环保技术的发展和治理水平的提高。 随着排污总量控制的推行、污染物排放标准的加严和清洁生产的实施等，化工环保设备的性能和技术需要进一步优化，提升产品的档次。质量上的缺陷、材料性能和质量的不适应，以及少数产品适用性不佳等，是影响化工环保设备质量稳定的重要因素，必须加以改进提高。同时，提高高新技术产品比例和重大技术装备的成套水平，推进关键技术创新，发展某些领域缺乏的技术装备、高效低成本的环保机械产品，是当前和今后提高产品品种满足度的重要内容。某些重点环境工程的质量较差，甚至建成后不能运行，出现问题的原因涉及工程设计、成套能力、产品质量及工程管理诸多方面，同样应引起重视。据了解，目前化工环保设备的市场需求热点是：污水处理成套设备、再生水（中水）回用成套设备等。此外，清洁生产的众多领域都将是环保设备新的发展空间。1.2 常用的的污水处理工艺简介1.2.1活性污泥工艺活性污泥工艺是国内外城市污水处理工艺的主流，由于其较高的处理效率，运行稳定可靠，而被大中型污水处理厂广泛采用，成为典型的污水二级处理工艺。主要设备包括：排污泵、格栅、吸砂机、刮吸呢机、曝气机、潜水搅拌机、滗水机、回流泵、压榨机等。1.2.2氧化沟工艺从本质上讲，氧化沟工艺是传统活性污泥法的一种变形和发展，最突出的优点是在保证稳定高效的处理效果前提下，占地面积小，运行管理简单，降低了总投资和运行费用，同时除氮，除磷的效果优于传统活性污泥法。氧化沟工艺也有许多类型，按池形，运行方式、曝气设备的差别，目前较流行的为T型氧化沟（三沟氧化沟）。主要设备包括：排污泵、格栅、转刷曝气机、潜水推流器、污泥回流泵、刮吸泥机、压榨机等。1.2.3 A-O法及A-B法A-O法及A-B法均为活性污泥的变形，A-O法即厌氧好氧生物除磷工艺，A-B法即吸附生物降解工艺。A-O法的厌氧段不曝气，又不能使污泥沉降，所以在厌氧池中要配置机械搅拌设备。A-B法由A段和B段组成，两段串联。A-B工艺没有一沉池，污水经预处理后，直接进A段曝气池，A曝排出的混合液在中沉池进行泥水分离，中沉池出水进入B段曝气，B曝排出的混合液进入二沉池进行泥分离。1.2.4 SBR法SBR工艺原理与传统活性污泥完全一致，只是运行方式不同，传统工艺采用连续行方式，污水连续进入处理系统并连续排出，系统内的每一处理单元功能不变。SBR工艺采用间隙运行方式，污水间歇进入处理单元完成曝气一沉淀生化处理全过程，SBR法的一个运行周期包括五个阶段：阶段起净水池作用，内设搅拌机械；阶段起曝气池作用，内设曝气机械；阶段起沉淀池作用；阶段排水用滗水器；阶段排泥机械（泵）。1.3 刮泥机简介及其在污水处理中的地位刮泥机是排泥机械中最主要的设备。排泥机械是在自来水厂和污水处理厂中，配合沉淀池使用的，重要的专用设备。排泥机械的形式随工艺的条件与池形的结构而有所不同，目前常用的排泥机械通常可分为平流式(矩形)沉淀池排泥机和辐流式(圆形)排泥机两大类。刮泥机主要有周边传动式、中心传动式刮泥机，以及矩形平流池桁车式、链传动式刮泥机。他是沉淀池不可缺少的设备、采用铝合金，不锈钢或防腐处理型钢制作，具有电动提肥，过载保护、撇渣、刮泥、虹吸排泥过程监控，电气联锁等特点，动力消耗低、防腐性能强、吸泥量可调、传动平稳、运行可靠。1.4 我国现存刮泥机的种类，各自的应用场合和优缺点我国有多种刮泥机，有行车式虹吸、行车式提板刮泥机、链板式刮泥机螺旋、输送式刮泥机泵吸泥机、悬挂式中心、传动刮泥机周边传动吸泥、刮泥机等。下表1-1是我国现存各种类刮泥机的适用条件和优缺点。表1-1 我国现存刮泥机的种类，各自的应用场合和优缺点序号机种名称池形池径或池宽（ m ）池底坡度适用范围（吸）刮泥转速（m/min）优缺点1行车式虹吸、泵吸泥机矩形8 30平底（ 1 ）给水平流沉淀池。（ 2 ）排水二次沉淀池。（ 3 ）斜管沉淀池。（ 4 ）悬浮物含量应低于 5000mg/L 。（ 5 ）固体重量度不大于 2.5mg/ 粒0.61优点(1)边行进边吸泥，效果较好(2)根据污泥量多少，调节排泥次数(3) 往返工作，排泥效率高。缺点： (1)除采用液下泵外， 吸泥前须先引水，操作较麻烦。 (2) 池内不均匀沉泥，吸泥浓度不一致。 (3) 吸出污泥的含水率较高2行车式提板刮泥机矩形4 300.0110.002（ 1 ）给水平流沉淀池。（ 2 ）排水初次沉淀池。0.6优点:(1)排泥次数可由污泥量确定.(2) 传动部件可脱离水面. 检修方便.(3) 回程时，收起刮板，不扰动沉泥缺点:电器原件如设在户外，易损坏3链板式刮泥机矩形 60.01(1) 沉砂池 (2) 排水初次沉淀池 (3) 排水二次沉淀池30.60.3优点:(1)排泥效高，在循环的牵引链上，每隔2m左右装有一块刮板，因此整个链上的刮板较多，使刮泥保持连续(2)刮泥撇渣两用，机构简单 缺点:(1)池宽受到刮板的限制通常不大于 6m.(2) 链条易磨损，对材质要求较高 .4螺旋输送式刮泥机矩形或圆形 5 40长槽(1) 沉砂池 .(2) 初沉池 .(3) 最大安装角 30 . (4) 最大输送距离 : 水平布置为 20m 倾斜布置为 10m1040r/min(1)严禁较大或带状的悬浮物进入.(2) 中间支撑不得阻碍泥砂输送.(3) 池外传动密封要求可靠.(4) 泥砂沉积时间不宜超过8h5悬挂式中心传动刮泥机圆形 6 120.0830.1(1) 给水幅流式沉淀池 (2) 排水初沉池 (3) 排水二次沉淀池刮泥 (4) 排水二次沉淀池吸泥(5) 污泥浓缩池最外缘刮板端 13优点:(1) 结构简单.(2) 运转连续，管理方便缺点:刮泥速度受刮板外缘的速度控制 .6垂架式中心传动吸泥机、刮泥机 14 600.0250.05最外缘刮板端 137周边传动吸泥、刮泥机 14 1000.250.167最外缘刮板端 138机械搅拌澄清池刮泥机圆形 36 7150.083 抛物线机械搅拌澄清池最外缘刮板端1.83.4优点:排泥彻底缺点:(1)水下传动部件的检修较困难.(2) 销齿磨损，不易察觉 .9钢索牵引刮泥机矩形圆形50的链轮采用灰铸铁4）中小功率传动采用普通或优质碳素钢大小功率传动采用合金钢5）P6KW，高速链传动采用夹布胶木，噪音较小，传动平稳6）小链轮的材料与热处理要求应高于大链轮因为小链轮的啮合次数比大链轮多，磨损和冲击比大链轮严重。所以当大链轮用铸铁制造时，小链轮通常都用钢。7）载荷平稳，速度较低，齿数较多时，也可以采用B200Mpa的铸铁制造链轮。在工作环境较差，链轮容易磨损的场合，铸铁最好经过等温淬火处理或者采用优质铸铁。3.6传动轴的设计与计算3.6.1 轴的概述作为回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转，大多数轴起着转矩的作用，根据轴的承载情况可分为转轴、心轴和传动轴类。刮泥机传动立轴主要用于传动力矩，属于传动轴。3.6.2 轴的材料轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感较小，所以广泛应用。常用的碳素钢有3050钢，最常用的是45钢。为保证其力学性能，应进行调质或正火处理。刮泥机的传动轴采用45钢。3.6.3 轴的强度计算轴的强度主要有三种方法：许用切应力计算；许用弯曲应力的计算；安全系数计算。许用切应力的计算只需知道转矩的大小，方法简便，但计算精度较低。它主要用于下列情况1）传递以转矩为主的传动轴；2）初步